Motor_a_propulsion.pptx

MOTOR A PROPULSIÓN A CHORRO



Propulsión (Propulsión a chorro)

La propulsión es un sistema capaz de imprimir velocidad creciente o aceleración a un cuerpo, mediante un dispositivo que expele materia (denominado motor cohete). El concepto “propulsión” puede ser usado con otras muchas palabras, tales como: chorro de cohete o nave espacial, de esta forma se tiene “propulsión a chorro”, “propulsión de cohetes”, o “propulsión de nave espacial” etc.



PROPULSIÓN A CHORRO

procedimiento por el que se impulsa hacia delante un objeto como reacción a la expulsión hacia atrás de una corriente de líquido o gas a gran velocidad. La propulsión a chorro tiene como principio básico la presurización de un recipiente el cual contiene algún elemento llamado masa reactiva, misma que como su nombre lo indica reacciona a la impresión o aplicación de energía.



Para conseguir motores de gran empuje se necesita un elevado flujo de masa y altas velocidades de salida del chorro, lo cual sólo puede obtenerse con el aumento de las presiones internas del motor y el incremento de volumen del gas producto de la combustión. La propulsión a chorro es empleada, preferentemente, en aviones supersónicos y que vuelan a gran altitud, y también en misiles, cohetes y naves espaciales.

PRINCIPIOS DE LA PROPULSIÓN A CHORRO En el motor de reacción, aunque también es importante la diferencia de presiones, lo es más conseguir una gran velocidad de aceleración del chorro. Para ello, se utilizan fuerzas que permiten fluir el gas hacia atrás formando un chorro, lo que se traduce en empuje hacia delante. Ello es conforme con la tercera ley de Newton, la cual expresa que toda fuerza genera una reacción igual y opuesta; por tanto una fuerza de chorro hacia atrás exige ser compensada por una reacción hacia delante, que es la que conocemos como "empuje". Un ejemplo de empuje lo podemos observar cuando se dispara un arma de fuego, produciéndose un retroceso por efecto del incremento de la masa del proyectil o de su velocidad.









Los motores de turbinas de gas son muy usados para impulsar aeronaves porque son ligeros, compactos y tienen una elevada relación entre potencia y peso.

Las turbinas de gas para aviones operan en un ciclo abierto llamado ciclo de propulsión por reacción. El ciclo de propulsión por reacción ideal difiere del ciclo Brayton ideal en que los gases no se expanden hasta la presión ambiente en la turbina. En cambio, se expande hasta una presión tal que la potencia producida por la turbina es suficiente para accionar tanto el compresor como el equipo auxiliar, por ejemplo un generador pequeño y bombas hidráulicas. Es decir, la salida de trabajo neto de un ciclo de propulsión por reacción es cero.



Los gases que salen de la turbina a una presión relativamente alta se aceleran en una tobera para proporcionar el empuje que impulsa al avión



También las turbinas de gas para aviones operan a mayores relaciones de presión y el fluido pasa primero a través de un difusor, donde se desacelera y su presión se incrementa antes de que entre al compresor .

TURBORREACTOR 

El esquema de un turborreactor y el diagrama Ts del ciclo de turborreactor ideal

 La

presión del aire se eleva ligeramente cuando éste se desacelera en el difusor. Después el aire se comprime en el compresor y se combina con combustible en la cámara de combustión, donde esta mezcla se quema a presión constante. Los gases de combustión a alta presión y alta temperatura se expanden parcialmente en la turbina, entonces producen la suficiente potencia para accionar el compresor y otros equipos.  Finalmente, los gases se expanden en una tobera hasta la presión ambiente y salen de la máquina a alta velocidad.

En el caso ideal, el trabajo de la turbina se supone igual al trabajo del compresor.  Además, los procesos en el difusor, el compresor, la turbina y la tobera se asumirán como isentrópicos.  El empuje desarrollado en un turborreactor es la fuerza desbalanceada que causa la diferencia en la cantidad de movimiento en que el aire a baja velocidad entra al motor y los gases de escape de alta velocidad salen de él; esto se determina de la segunda ley de Newton. Las presiones en la entrada y la salida del turborreactor son idénticas (la presión ambiente), por lo tanto el empuje neto desarrollado por el motor es: 

donde Vsalida es la velocidad de salida de los gases de escape y Ventrada es la velocidad de entrada del aire, ambas relativas al avión.  Así, se toma como el flujo másico del aire en el motor. 



La potencia desarrollada a partir del empuje de una máquina recibe el nombre de potencia de propulsión Wp, que es la fuerza de propulsión (empuje) por la distancia en que esta fuerza actúa sobre el avión por unidad de tiempo; es decir, el empuje multiplicado por la velocidad del avión :

El trabajo neto desarrollado por un turborreactor es cero.

La salida deseada en un turborreactor es la potencia producida para impulsar el avion y la entrada requerida es el poder calorífico del combustible  La relación de estas dos cantidades se llama eficiencia de propulsión y está dada por: 